Aula: DNA e RNA

DNA e RNA

 DNA - é o gene que através de duas propriedades replicação e Transcrição - determina os caracteres hereditários, além de transmiti-los de geração a geração. O DNA existe principalmente no núcleo das células, onde aparece na constituição química dos cromossomos, ocorrendo ainda no nucléolo. Também já foi localizado nos seguintes organóides: cloroplastos, mitocôndrias e centriolo.

 RNA - comanda a síntese de proteínas, processo onde atuam diferentes tipos de RNA. Assim, O RNAr (ribossômico) associado a proteínas entra na constituição dos ribossomos, organóides celulares onde os anminoácidos se encadeiam para formar proteínas. O RNAm (mensageiro) recebe do DNA, codificada, a seqüência de aminoácidos transmitindo-a para os ribossomos. Finalmente, o RNAt (transportador) transfere os aminoácidos do hialoplasma para os ribossomos que os encadeiam. ORNA é sintetizado no núcleo, acaba migrando para o citoplasma.

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Substâncias químicas das quais são feitos os genes. Verifica-se isso pelo fato de essas moléculas estarem envolvidas na transmissão dos caracteres hereditários e na produção de proteínas. Estas últimas são os principais compostos constituintes dos seres vivos e estão em produção constante pelas células sob ordem dos genes. Ou seja, do DNA e do RNA, siglas que em inglês significam, respectivamente, ácido desoxirribonucléico e ácido ribonucléico. De maneira geral, se diz que são ácidos nucléicos e também se podem chamá-los pela sigla em português ADN e ARN. De acordo com a moderna biologia, com exceção dos retrovírus, o DNA produz RNA, que, por sua vez, produz proteína.

DNA - O ácido desoxirribonucléico é uma molécula formada por duas cadeias na forma de uma dupla hélice. Essas cadeias são constituídas de um açúcar, chamado desoxirribose, um grupo fosfato e quatro bases nitrogenadas, chamadas T ou timina, A ou adenina, C ou citosina e G ou guanina. O fato de o DNA ter a forma de duas hélices, enroladas uma na outra, é um fator essencial na sua replicação, isto é, a sua reprodução, gerando uma nova molécula de DNA enquanto ocorre a divisão celular. Durante a replicação, as duas hélices se desenrolam uma da outra e cada uma delas serve de molde para fazer duas novas.

RNA - O ácido ribonucléico (RNA) é uma molécula também formada por um açúcar (ribose), um grupo fosfato e uma base nitrogenada (U ou uracila, A ou adenina, C ou citosina e G ou guanina). Um grupo reunindo um açúcar, um fosfato e uma base é um "nucleotídeo".

As principais diferenças entre os ácidos DNA e RNA

	DNA	RNA
Pentose	Desoxirribose	Ribose
Bases púricas	Adenina e Guanina	Adenina e Guanina
Bases pirimídicas	Citosina e Timina	Citosina e Uracila
Estruturas	Duas cadeias Helicoidais	Uma cadeia
Enzima hidrolítica	Desoxirribonuclease (DNAase)	Ribonuclease (RNAase)
Origem	Replicação	Transcrição
Enzima sintética	DNA - polimerase	RNA - polimerase
Função	Informação genética	Sín

Replicação

A replicação é um processo no qual uma molécula de DNA dupla fita é duplicado. Devido ao fato do DNA conter a "informação" que é fundamental para codificar todas as proteínas e RNAs necessários para se "construir" um organismo, é através da replicação que os seres vivos conseguem dar origem a um novo ser que possui as mesmas características de quem o originou. A replicação também explica como nós, seres multicelulares, fomos formados a partir de uma única célula - o zigoto. Portanto a replicação do material genético é importante para todas as formas de vidas conhecidas. No entanto os mecanismos de replicação dos procariotos e eucariotos não são idênticos. Como cada fita de DNA contem a mesma informação genética, qualquer uma das duas fitas podem servir como molde por isso a replicação do DNA é dita semi-conservativa os detalhes serão abordados ao longo do texto.

Nas células a replicação deve acontecer antes da divisão celular. Em procariotos a replicação ocorre entre as divisões celular enquanto que nos eucariotos ocorre na fase S da interfase (para maiores detalhes veja ciclo celular). A replicação também pode ser reproduzida em laboratório através de um ensaio conhecido como PCR.

Introdução

Figura 2: DNA

O DNA é um polímero de nucleotídeos unidos entre si por ligações fosfodiéster as fitas complementares estão ligadas por ligações de hidrogênio, nas células estão dispostos em dupla fita sendo que cada fita esta orientada em sentido contrario a outra, por este motivo é dito anti-paralelo, os nucleotídeos são compostos por açúcar (pentose), radicais fosfatos e bases nitrogenadas. As bases nitrogenadas são:

Os nucleotídeos de uma fita da molécula de DNA pode interagir com os nucleotídeos da fita complementar através de ligações de hidrogênio entre suas bases nitrogenadas, sendo que a Adenina se liga por meio de duas ligações de hidrogênio à Timina, e a Citosina se liga através de três ligações com a Guanina. (para entender os detalhes moleculares de tal especificidade veja a figura 3 ou clique aqui.

A replicação do DNA é semi-conservativa porque na formação de uma nova cadeia nucleotídica tem-se como referência uma cadeia nucleotídica molde (ou mãe) do DNA que está sendo replicado.

O DNA não se replica sozinho

Para que o processo de replicação se inicie é necessário que a atuação de uma enzima, a DNA polimerase. A enzima liga-se à cadeia de DNA e desliza sobre esta, quebrando as ligações entre as duas cadeias de nucleótidos - ligações de hidrogênio - ficando então as duas cadeias de DNA separadas. Em seguida, os nucleotídeos livres existentes no núcleo ligam-se, por complementaridade de bases, às cadeias de DNA. De uma cadeia original de DNA formam-se duas novas cadeias. Replicação do DNA é o processo de auto-duplicação do material genético mantendo assim o padrão de herança ao longo das gerações.

Duas teorias tentaram explicar a replicação do DNA:

• Teoria conservativa: Cada fita do DNA sofre duplicação e as fitas formadas sofrem pareamento resultando num novo DNA dupla fita, sem a participação das fitas "parentais" (fita nova com fita nova formam uma dupla hélice e fita velha com fita velha formam a outra dupla fita).
• Teoria semi-conservativa: Cada fita do DNA é duplicada formando uma fita híbrida, isto é, a fita velha pareia com a fita nova formando um novo DNA; de uma molécula de DNA formam-se duas outras iguais a ela. Cada DNA recém formado possui uma das cadeias da molécula mãe, por isso o nome semi-conservativa.

A molécula do DNA vai-se abrindo ao meio, por ação de uma enzima chamada DNA polimerase. Essa enzima quebra as ligações de hidrogênio existentes entre as duas bases nitrogenadas das cadeias complementares de nucleotídeos.

Ao mesmo tempo que o DNA polimerase vai abrindo a molécula de DNA, outra enzima chamada DNA ligase vai ligando um grupo de nucleotídeos que se pareiam com os nucleotídeos da molécula mãe.

Além da capacidade de duplicação o DNA também é responsável pela síntese de outro ácido nucleico muito importante para a célula: o ácido ribonucleico ou RNA. Da mesma forma que o DNA, o RNA também é uma molécula grande formada por várias partes menores chamadas nucleotídeos. Por isso diz-se que tanto DNA como RNA são polinucleotídios.

Etapas da polimerização do DNA

A replicação inicia-se numa zona da cadeia denominada tripleto de iniciação. Neste local as helicases começam a abrir a cadeia para ambos os lados da origem quebrando as ligações de hidrogênio existentes entre as bases complementares, formando-se um replicação que é constituído por duas forquilhas de replicação. Em seguida liga-se às cadeias de DNA a enzima RNA primase que vai sintetizar um primer que consiste numa sequência de bases de RNA que vão iniciar a síntese visto que a DNA polimerase III não tem a capacidade de o fazer, devido a ausência de grupos hidroxilos -OH expostos. Após a síntese do primer a DNA polimerase III vai continuar o processo que ocorre no sentido da extremidade 5' para a extremidade 3' da nova cadeia. Como a DNA polimerase vai atuar para ambos os lados da origem de replicação, por cada cadeia simples de DNA existente vai existir uma parte da nova cadeia que vai ser sintetizada na direção da replicação, essa cadeia é sintetizada de modo continuo e denomina-se cadeia contínua e existe uma outra parte da cadeia em que a direção da replicação é contrária à direção da síntese, esta cadeia vai ser sintetizada descontinuamente, isto é, a RNA primase vai sintetizar vários primers ao longo da cadeia começando o mais próximo da origem de replicação e terminando no mais distante e a partir daí vão formar-se fragmentos, denominados fragmentos de Okazaki constituídos pelo DNA, enquanto que entre estes fragmentos vão ainda existir os primers, que serão removidos e substituídos por DNA, pela ação de uma outra DNA polimerase, a DNA polimerase I. Como a DNA polimerase não consegue estabelecer a ligação entre esses nucleótidos e os que se encontram nas extremidades dos fragmentos de Okazaki, formam-se lacunas entre o grupo fosfato de um, e o carbono 3' do outro. Esses nucleótidos são posteriormente ligados pela DNA ligase. A esta cadeia chama-se cadeia descontínua. As partes finais da cadeia de DNA denominadas telômeros são sintetizadas pela RNA telomerase por um processo de transcrição inversa, isto é, esta enzima sintetiza DNA tendo por molde RNA. Durante todo o processo de replicação atuam outras enzimas entre elas as SSB e as topoisomerases que têm como função evitar o enrolamento da cadeia durante a síntese.

TRANSCRIÇÃO
Transcrição é o processo de formação do RNA a partir do DNA. Esse RNA formado é o RNAm (RNA mensageiro), que tem como função "informar" ao RNAt (RNA transportador) a ordem correta dos aminoácidos a serem sintetizados em proteínas.
O processo é catalisado pela enzima RNA-polimerase. Os fatores de transcrição (auxiliares da RNA-polimerase)são responsáveis por romper as ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas dos dois filamentos de DNA, como se fosse um zíper. A partir deste momento, a enzima escolhe uma das fitas de DNA como molde para se construir o RNAm, ligando bases nitrogenadas de RNA (adenina, citosina, uracila e guanina) à essa fita de DNA. Ao se concluir essas ligações, o processo está completo.
A enzima destaca o filamento de RNA formado a partir do DNA, e volta a unir as duas fitas de DNA.
Para a ligaçao entre a RNA-polimerase acontecer são necessários Fatores de transcrição ou TF em células eucarióticas. Já, homologamente aos fatores de transcrição, em células procarióticas existem os chamados fatores sigma.